Técnicas de Nanocaracterização

241 Pages·2015·9.28 MB·Portuguese

by  Alessandra Luzia Da Róz

COLEÇÃO NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA:
PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES
TÉCNICAS DE
NANOCARACTERIZAÇÃO
VOLUME 3
ORGANIZADORES
Alessandra Luzia Da Róz
Fabio de Lima Leite
Marystela Ferreira
Osvaldo Novais de Oliveira Jr.
© 2015, Elsevier Editora Ltda.
Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei no 9.610, de 19/02/1998.
Nenhuma parte deste livro, sem autorização prévia por escrito da editora, poderá ser reproduzida ou
transmitida sejam quais forem os meios empregados: eletrônicos, mecânicos, fotográfi cos, gravação
ou quaisquer outros.
Copidesque: Wilton Fernandes Palha
Revisão: Clara Diament
Editoração Eletrônica: Estúdio Castellani
Elsevier Editora Ltda.
Conhecimento sem Fronteiras
Rua Sete de Setembro, 111 – 16o andar
20050-006 – Centro – Rio de Janeiro – RJ – Brasil
Rua Quintana, 753 – 8o andar
04569-011 – Brooklin – São Paulo – SP – Brasil
Serviço de Atendimento ao Cliente
0800-0265340
[email protected]
ISBN 978-85-352-8091-3
ISBN (versão digital): 978-85-352-8094-4
Nota: Muito zelo e técnica foram empregados na edição desta obra. No entanto, podem ocorrer erros de digitação,
impressão ou dúvida conceitual. Em qualquer das hipóteses, solicitamos a comunicação ao nosso Serviço de
Atendimento ao Cliente, para que possamos esclarecer ou encaminhar a questão.
Nem a editora nem o autor assumem qualquer responsabilidade por eventuais danos ou perdas a pessoas
ou bens, originados do uso desta publicação.
CIP-Brasil. Catalogação na Publicação
Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ
T251 Técnicas de nanocaracterização / Aldo Félix Craievich ...
[et al.]; organização Alessandra Luzia da Róz ... [et al.]. – 1. ed.
– Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.
24 cm. (Nanociência e nanotecnologia: princípios e
aplicações; 3)
ISBN 978-85-352-8091-3
1. Nanociência. 2. Nanotecnologia. 3. Inovações
tecnológicas. I. Craievich, Aldo Félix. II. Róz, Alessandra Luzia
da. III. Título. IV. Série.
14-17324 CDD: 620.5
CDU: 620.3
DEDICATÓRIAS
Os autores dedicam esta obra a todos os cientistas que pesquisam na área de nanociência,
nanotecnologia e áreas correlatas. Além disso, os organizadores têm dedicatórias indivi-
duais a fazer.
ALESSANDRA LUZIA DA RÓZ
Dedico esta obra ao meu pai José Maria Da Róz (in memoriam) e à minha mãe Luzia
Cirullo Da Róz pela dedicação, apoio e incentivo desde os primeiros anos de meus
estudos. À minha irmã Talita pelo otimismo, e ao meu esposo Fábio e à minha filha
Agatha por serem minha razão de viver.
FÁBIO DE LIMA LEITE
Dedico esta obra a minha esposa Alessandra (por seu otimismo inabalável), a mi-
nha filha Agatha (por existir), a meus irmãos Andréa e Gilberto (por acreditarem)
e a meus pais Maria Luzia e Wilson por todo o amor, amparo e sacrifício de longo
prazo. Dedico também esta obra aos meus “incansáveis” amigos Ismail e Ivo, pela
grande sabedoria e companheirismo ao longo dos anos.
MARYSTELA FERREIRA
Dedico esta obra, em especial, ao meu pai Walter Ferreira (in memoriam), que inves-
tiu na educação de suas cinco filhas e hoje todas atuam na área de pesquisa e ensino.
AGRADECIMENTOS
Gostaríamos de expressar nossa profunda gratidão a todos os alunos, pesquisadores
e professores que contribuíram de forma dedicada, paciente e minuciosa para a re-
alização desta obra. Reconhecemos a importância dos órgãos de fomento do Brasil
que proporcionaram, em muitos casos, apoio financeiro para o desenvolvimento das
pesquisas relatadas neste livro. Manifestamos, imensamente, a guarida da Universi-
dade Federal de São Carlos e da Universidade de São Paulo por fornecerem condi-
ções essenciais para o desenvolvimento desta obra. Agradecemos à equipe da Editora
Elsevier do Brasil, em especial André Gerhard Wolff e Vanessa Huguenin, pela
confiança depositada e pela dedicação à edição desta obra.
Além disso, os organizadores têm reconhecimentos individuais a fazer.
ALESSANDRA LUZIA DA RÓZ
Agradeço a todos os meus professores, desde o ensino pré-escolar, por me incentiva-
rem a olhar o mundo com outros olhos. Meus reconhecimentos ao meu orientador
de mestrado e doutorado Professor Doutor Antônio Aprígio da Silva Curvelo por
me dar a chance de ingressar no mundo acadêmico e por seus ensinamentos singu-
lares. Aos meus supervisores de pós-doutorado, Professor Doutor Osvaldo Novais
de Oliveira Júnior e Professor Doutor Fábio Minoru Yamaji, por sua confiança em
minha capacidade. Presto meu reconhecimento ao Professor Doutor Fabio de Lima
Leite e à Professora Doutora Marystela Ferreira pela confiança em meu trabalho na
organização deste livro. Ainda, e não menos importante, agradeço meu esposo e filha
pelo amor e apoio incondicionais.
VIII TÉCNICAS DE NANOCARACTERIZAÇÃO
FÁBIO DE LIMA LEITE
Agradeço cordialmente a todos os meus ex-professores universitários, em especial ao
Professor Doutor Ervino Carlos Ziemath por sua grande dedicação, incentivo, va-
liosas discussões e amizade prestados durante a minha graduação em Física na Unesp
em Rio Claro. Expresso também minha gratidão especial aos meus ex-orientadores
de mestrado (Doutor Paulo Sérgio de Paula Herrmann Júnior), doutorado (Doutor
Luiz Henrique Capparelli Mattoso) e pós-doutorado (Professor Doutor Osvaldo
Novais de Oliveira Júnior), por suas lideranças e ensinamentos valiosos para a minha
carreira profissional, além de conseguirem reacender o meu entusiasmo pela ciência,
diante de tantas dificuldades durante esse período. Sou particularmente grato a todos
os alunos do Grupo de Pesquisa em Nanoneurobiofísica pelo empenho, entusiasmo
e inestimável engajamento em nossa pesquisa. Sou muito grato pelo reconhecimento
e por acreditarem que poderíamos transpor novas fronteiras na ciência. Agradeço
também à rede de nanobiotecnologia nBioNet, à FAPESP, ao CNPq e à CAPES
pelo apoio financeiro em diversos projetos de pesquisa relacionados com os temas
abordados neste livro. Finalmente, meu especial agradecimento à minha família por
todo apoio, amor e suporte permanentes e por entender os vários momentos em que
estive ausente.
MARYSTELA FERREIRA
Agradeço a todas as pessoas que contribuíram e contribuem para a minha formação
profissional e a todos os integrantes do grupo de pesquisa em Nanociência e Nano-
tecnologia Aplicada a Sensores. Muitos são os nossos desafios e aos poucos vamos
superando cada um deles. Agradeço também à minha família e em especial à minha
pequena Laura, amor da minha vida.
OSVALDO NOVAIS DE OLIVEIRA JÚNIOR
Meus agradecimentos especiais vão para os colegas do Grupo de Polímeros Bernhard
Gross, do Instituto de Física de São Carlos, USP, e colaboradores de diversas insti-
tuições no Brasil e no exterior. Em particular, devo agradecer aos colaboradores do
Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica (INEO) e da rede de nanobiotecnologia
nBioNet.
OS ORGANIZADORES
ALESSANDRA DA RÓZ
Possui graduação em Licenciatura em Ciências Exatas com
Habilitação em Química pela Universidade de São Paulo
(1997), mestrado e doutorado em Ciências e Engenharia de
Materiais pela Universidade de São Paulo (2000 e 2004) e pós-
-doutorado DTI (Desenvolvimento Tecnológico Industrial-
-CNPq) junto ao Instituto de Física de São Carlos da Univer-
sidade de São Paulo (2009). Atualmente realiza pós-doutorado
PNPD (Programa Nacional de Pós-Doutorado-CAPES) na Universidade Federal
de São Carlos. Tem experiência na área de Engenharia de Materiais, com ênfase em
polímeros e suas aplicações, atuando principalmente nos seguintes temas: modifica-
ção química e processamento de polímeros, biomassa lignocelulósica e biocombustí-
veis sólidos. Publicou 13 artigos em periódicos especializados, um capítulo de livro,
e possui duas patentes de invenção registradas no Instituto Nacional de Propriedade
Industrial (INPI). É revisora para diversos periódicos nacionais e internacionais.
FÁBIO DE LIMA LEITE
Possui graduação em Física (bacharelado e licenciatura) pela
Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2000)
e mestrado (2002) e doutorado (2006) em Ciência e Engenha-
ria de Materiais pela Universidade de São Paulo (2006). No
período de 2006 a 2008, realizou um pós-doutorado no Insti-
tuto de Física de São Carlos (IFSC-USP) e em 2008 e 2009
realizou seu pós-doutorado em colaboração com a Embrapa
X TÉCNICAS DE NANOCARACTERIZAÇÃO
Instrumentação Agropecuária. Foi Bolsista Jovem Pesquisador da FAPESP (2009-
2012). No doutorado trabalhou em parceria com o Professor Doutor Alan Graham
MacDiarmid, laureado com o Prêmio Nobel em Química de 2000, com o qual pu-
blicou um artigo no Journal of Nanoscience and Nanotechnology, em 2009. Atualmente
é Bolsista de Produtividade em Pesquisa, Nível 2, do CNPq, Professor Adjunto III
na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) – Campus Sorocaba, Coordenador
do Grupo de Pesquisa em Nanoneurobiofísica (GNN) (www.nanoneurobiophysics.
net) e do Programa Futuro Cientista (www.futurocientista.net), desenvolvido junto
às escolas públicas com o apoio dos setores público e privado. Tem experiência nas
áreas de nanociência e nanotecnologia, com ênfase em nanoscopia, nanoneurociência
e nanobiofísica médica. É credenciado junto ao Programa de Pós-Graduação em
Biotecnologia e Monitoramento Ambiental da UFSCar (PPGBMA), Programa de
Pós-Graduação em Física (IFSC-USP) e Programa de Pós-Graduação em Medicina
Tropical da Universidade de São Paulo (IMT-USP). Publicou cerca de 50 artigos
em periódicos especializados, 10 capítulos de livros, um livro, e possui duas marcas
registradas no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI). É membro do
corpo editorial da revista Chemical Sensors e revisor para diversos periódicos. Atual-
mente é membro colaborador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de
Sistemas Micro e Nanoeletrônicos e membro efetivo da Rede nBioNet (CAPES),
Rede Agronano (Embrapa) e da American Nano Society.
MARYSTELA FERREIRA
Professora adjunta IV na Universidade Federal de São Carlos
(UFSCar), campus Sorocaba-SP. Bacharel em Química pela
Universidade de São Paulo, USP, Instituto de Química de
São Carlos (IQSC) em 1993 e licenciada em Química (1995)
também pelo IQSC. Mestre em 1996 (IQSC) e obteve o tí-
tulo de doutor em 2000 na área de Físico-Química (IQSC).
Fez vários estágios de pós-doutorado entre os anos de 2000 e
2004 no Instituto de Física de São Carlos (IFSC) na USP e coordenou um projeto
Jovem Pesquisador financiado pela FAPESP de 2004 a 2007 na Unesp em Presi-
dente Prudente (SP). Sua área de atuação é em desenvolvimento de materiais utili-
zando filmes fines nanoestruturados com técnicas Langmuir Blodgett (LB) e Layer
by-Layer (LbL) visando a interação de modelos de membranas e o desenvolvimento
de sensores eletroquímicos ambientais e biossensores. Foi responsável pela criação
do curso de Licenciatura em Química, UFSCar o qual coordenou desde o início
em 2009 até a formação da primeira turma em 2013. Faz parte de dois programas
OS ORGANIZADORES XI
de pós-graduação, sendo um em Ciência dos Materiais na UFSCar e o outro em
Ciência e Tecnologia de Materiais (Posmat), Unesp, Bauru. Atualmente, tem mais
de 50 artigos publicados em periódicos com revisão. Revisora de diversos periódicos
nacionais e internacionais.
OSVALDO N. OLIVEIRA JR.
Físico por formação, doutor pela Bangor University, Rei-
no Unido. É professor do Instituto de Física de São Carlos
(IFSC), Universidade de São Paulo, membro da Academia de
Ciências do Estado de São Paulo. É membro fundador do Nú-
cleo Interinstitucional de Linguística Computacional (NILC),
que desenvolveu o revisor gramatical ReGra, agraciado com
dois prêmios de inovação tecnológica. Suas principais áreas
de atuação são em filmes orgânicos nanoestruturados, tópico de física da matéria
condensada, e processamento de línguas naturais. Recebeu o Prêmio Scopus 2006,
outorgado pela Elsevier do Brasil e a CAPES, como um dos 16 pesquisadores brasi-
leiros com maior produção científica, com base no número de publicações, citações
e orientações.
OS AUTORES
ALDO FÉLIX CRAIEVICH
Graduado (1964) e doutorado (1969) em Física pelo Instituto
Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo, Bariloche, Argen-
tina. Livre-Docente (1974) do Instituto de Física e Química
de São Carlos da Universidade de São Paulo. Realizou está-
gios de pós-doutorado no Laboratoire de Physique des Solides
(1976) e no laboratório de luz síncrotron LURE (1981-1982),
da Université Paris-Sud, Orsay, France. Foi Pesquisador Titu-
lar do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (1982-1986), Coordenador do Comi-
tê Executivo do Projeto Radiação Síncrotron – PRS/CNPq (1982-1985) e Diretor
Adjunto e Chefe do Departamento Científico do Laboratório Nacional de Luz Sín-
crotron – LNLS (1987-1997). Atuou como Professor Titular (1987-2009), Chefe
do Departamento de Física Aplicada (2002-2006) e Presidente da Comissão de Pes-
quisa do Instituto de Física da USP (2007-2008). Desenvolve pesquisas na área de
física da matéria condensada, com ênfase em estudos de mecanismos de formação
de materiais nanoestruturados, transições de fase de nanomateriais e caracterização
estrutural de materiais nanocristalinos. Participou num total de aproximadamente
250 publicações, das quais 210 em revistas periódicas, 26 em anais de congressos
e seis capítulos de livros. Os artigos publicados receberam até hoje acima de 3.400
citações na literatura (webofscience). Desde 1980 é Membro Titular da Academia
de Ciências do Estado de São Paulo. Recebeu homenagens e distinções outorga-
das pela comunidade de usuários e a equipe do LNLS (1997 e 2010), a Socieda-
de Brasileira de Cristalografia (2000) e o Instituto Balseiro, Bariloche, Argentina
(2011). Formou parte das equipes que receberam o Prêmio Mercosul de Ciência e
Tecnologia outorgado por UNESCO/MCT/MinCyT em 2004 e 2010. Atualmente
XIV TÉCNICAS DE NANOCARACTERIZAÇÃO
desempenha atividades como Professor Sênior do IF/USP, Bolsista de Produtivida-
de Científica do CNPq em Nível 1A e Co-Editor do Journal of Synchrotron Radia-
tion (IUCr-Chester/UK).
ANA PAULA RAMOS
Possui bacharelado e licenciatura em Química pela USP(2005).
Fez doutorado em Química (Físico-Química) pela USP traba-
lhando em projeto envolvendo o crescimento de carbonato de
cálcio sobre matrizes biomiméticas formadas por filmes finos
Langmuir-Blodgett de fosfolipídeos e filmes LbL de poliele-
trólitos. Durante o doutorado (abril a agosto 2008) realizou
estágio na Universidade de Bristol-UK sob a supervisão da
Dra. Fiona Meldrum. Desenvolveu projeto de pós-doutorado na USP a respeito da
influência de diferentes matrizes (sol-gel, filmes LB, filmes LbL) nas propriedades
luminescentes de moléculas orgânicas e complexos contendo lantanídeos, deposita-
dos sobre guias-onda, visando a obtenção de sensores ópticos. Atualmente é contra-
tada como Professora Doutora no Departamento de Química da FFCLRP-USP,
subárea Físico-Química.
ÁLVARO ALIAGA CERÓN
Graduado em Química Ambiental pela Universidade do Chile
(2006) e possui doutorado em Química pela Universidade do
Chile (2011). Estagiou o pós-doutoral na Universidade Es-
tadual Paulista, Departamento de Física, Biologia e Química
(2012). Atualmente cursa pós-doutorado no Departamento da
Química, Faculdade de Ciências, e é docente do Programa de
Bacharelato, Universidade do Chile. Seus interesses de pesqui-
sa incluem técnicas de espectroscopia e microscopia (infravermelho, espalhamento
Raman, espalhamento Raman intensificado em superfície, análise visual das seções
estratigráficas e tecidos) para a identificação e caracterização de materiais químicos
e biológicos (peptídeos, proteínas, anfifílicos, poluentes, drogas, eletrodos modifica-
dos, aglutinantes, corantes, pigmentos e fibras). Atua principalmente nos seguintes
temas: corantes em patrimônio cultural e oxidantes em biomembranas.